春暖花開，萬(wàn)物復(fù)蘇，一切都是欣欣向榮的樣子。萬(wàn)物更迭，科研工作當(dāng)然也不例外，蟄伏了一個(gè)冬季，讓我們也來看看科研工作者的最新動(dòng)態(tài)吧。

1.Nature Communications：了解納米觸點(diǎn)的流變學(xué)

機(jī)械剛度是固體的基本性質(zhì)，而不是柔軟性。振動(dòng)固-固納米接觸中納米顆粒的持久性或流變演化，具有重要的物理、材料科學(xué)和技術(shù)意義。最近對(duì)固體金納米結(jié)的實(shí)驗(yàn)表明，在振蕩應(yīng)變下出現(xiàn)了一種令人費(fèi)解的表觀液化，這在室溫下是完全意想不到的。

在此，來自意大利國(guó)際理論物理中心的Erio Tosatti等研究者，從理論上表明，現(xiàn)實(shí)模擬的納米接觸實(shí)際上仍然保持晶體，即使在大振蕩應(yīng)變。頸型”和“腹型”的拉伸和壓縮滑動(dòng)確實(shí)發(fā)生，但即使在快速振蕩周期中也會(huì)可逆地恢復(fù)。研究者還發(fā)現(xiàn)，與直覺相反，在兩次滑動(dòng)后，殘余應(yīng)力仍然是拉伸的，使平均剛度從正變?yōu)樨?fù)，從而表面上模擬了液體的剛度。然而，與液體不同的是，流變軟化是通過粘滑發(fā)生的，在應(yīng)力和電導(dǎo)的強(qiáng)烈噪聲中預(yù)測(cè)很大程度上與頻率無關(guān)的剛度，特性與實(shí)驗(yàn)相符。在不同的參數(shù)下，金納米觸點(diǎn)的折流板大振幅流變學(xué)及其結(jié)果，可以適用于許多其他金屬。

參考文獻(xiàn)：

Khosravi, A., Lainé, A., Vanossi, A.?et al.?Understanding the rheology of nanocontacts.?Nat Commun?13,?2428 (2022).?

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30096-y

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30096-y

2.Nature Communications：E(3)-數(shù)據(jù)高效和精確的原子間勢(shì)的等變圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

在此，來自美國(guó)哈佛大學(xué)的Simon Batzner & Boris Kozinsky等研究者，提出了神經(jīng)等變?cè)娱g勢(shì)(NequIP)，一種E(3)-等變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，用于分子動(dòng)力學(xué)模擬中從ab-initio計(jì)算中學(xué)習(xí)原子間勢(shì)。雖然當(dāng)代大多數(shù)對(duì)稱感知模型使用不變卷積，只作用于標(biāo)量，但NequIP使用E(3)-等變卷積來處理幾何張量的相互作用，從而產(chǎn)生了更豐富的信息和更真實(shí)的原子環(huán)境表示。該方法在具有挑戰(zhàn)性和多樣性的分子和材料集上，實(shí)現(xiàn)了最先進(jìn)的準(zhǔn)確性，同時(shí)展示了卓越的數(shù)據(jù)效率。NequIP的訓(xùn)練數(shù)據(jù)比現(xiàn)有模型少了三個(gè)數(shù)量級(jí)，這挑戰(zhàn)了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量訓(xùn)練集的普遍觀點(diǎn)。該方法的數(shù)據(jù)效率高，可以參考高階量子化學(xué)理論構(gòu)建精確的勢(shì)能，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間尺度上的高保真分子動(dòng)力學(xué)模擬。

參考文獻(xiàn)：

Batzner, S., Musaelian, A., Sun, L. et al. E(3)-equivariant graph neural networks for data-efficient and accurate interatomic potentials.?Nat Commun?13,?2453 (2022).

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29939-5

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29939-5

3.JACS：三維全共軛大環(huán)：When 3D-芳香族和When 2D-芳香族-in-3D?

根據(jù)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，最近發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)具有折疊或籠型結(jié)構(gòu)的完全共軛大環(huán)具有芳香性。在此，來自西班牙赫羅納大學(xué)的Miquel Solà & 瑞典的烏普薩納大學(xué)的Henrik Ottosson等研究者，檢查了它們的電子結(jié)構(gòu)，并將它們與3D-芳香族分子(例如，近硼烷)和2D-芳香族多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?/strong>進(jìn)行了比較。研究者利用定性理論和量子化學(xué)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了迄今為止所研究的大環(huán)應(yīng)該被描述為具有三維分子結(jié)構(gòu)的2D-芳烴(縮寫為2D-芳烴-in-3D)，而不是真正的3D-芳烴。三維芳香族分子具有高度對(duì)稱(或接近對(duì)稱)的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致(至少)三次簡(jiǎn)并分子軌道，對(duì)于四面體或八面體分子，芳香族封閉殼層電子結(jié)構(gòu)具有6n + 2個(gè)電子。相反，2D-芳烴- 3D結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出芳香性，這是由于每個(gè)大環(huán)路徑都滿足Hückel的4n + 2規(guī)則，但它們的π-電子數(shù)恰好是6n + 2，有三個(gè)相等長(zhǎng)度的鏈的大環(huán)。值得注意的是，2D-芳烴-3D大環(huán)籠子可以是具有不同長(zhǎng)度鏈的芳烴，即π-電子數(shù)不等于6n + 2，它們與萘有關(guān)。最后，研究者確定了滿足6n + 2規(guī)則，并表現(xiàn)出顯著電子離域的四面體和立方π共軛分子。然而，它們的性質(zhì)與電子數(shù)與6n + 2不同的類似化合物相似。因此，盡管這些分子表現(xiàn)出實(shí)質(zhì)性的π-電子離域，但它們不能被歸類為真正的三維芳烴。

參考文獻(xiàn)：

Ouissam El Bakouri, Dariusz W. Szczepanik, Kjell Jorner, Rabia Ayub, Patrick Bultinck, Miquel Solà, and Henrik Ottosson.?Three-Dimensional Fully π-Conjugated Macrocycles: When 3D-Aromatic and When 2D-Aromatic-in-3D??Journal of theAmerican Chemical Society?Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.1c13478

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c13478

4.Nano Letters：BaTiO3表面電子態(tài)的鐵電調(diào)制提高析氫活性

鐵電納米材料，在表面提供了可轉(zhuǎn)換的電子特性，這對(duì)光催化和電催化都有影響。迄今為止，關(guān)于鐵電表面在電催化中的作用的研究，主要局限于具有復(fù)雜界面的納米顆粒系統(tǒng)。在此，來自美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校的Tod A. Pascal & David P. Fenning等研究者，以具有原子尖銳界面的MBE-外延BaTiO3薄膜為模型表面，研究了鐵電極化對(duì)其電子結(jié)構(gòu)、中間結(jié)合能和析氫反應(yīng)電化學(xué)活性的影響。對(duì)定義良好的(001)表面的表面光譜和從頭算DFT+U計(jì)算表明，相對(duì)于向下極化，向上極化的表面降低了功函數(shù)，并導(dǎo)致更小的HER勢(shì)壘，這與實(shí)驗(yàn)觀察到的更高的活度一致。如本研究所示，利用鐵電極化在單個(gè)電催化表面上創(chuàng)造多種吸附質(zhì)相互作用，可能為超越傳統(tǒng)描述符的納米級(jí)催化設(shè)計(jì)提供新的機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

Pedram Abbasi, Matthew R. Barone, Ma. de la Paz Cruz-Jáuregui, Duilio Valdespino-Padilla, Hanjong Paik, Taewoo Kim, Lior Kornblum, Darrell G. Schlom, Tod A. Pascal, and David P. Ferroelectric Modulation of Surface Electronic States in BaTiO3?for Enhanced Hydrogen Evolution Activity.?Nano Letters?Article ASAP DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00047

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00047

5.Nano Letters：金屬電極電催化中突出缺陷部位的場(chǎng)效應(yīng)?

金屬電極吸附能的潛在依賴關(guān)系，通常用偶極場(chǎng)相互作用圖來解釋。然后，經(jīng)典靜電學(xué)將表明，由于局部場(chǎng)增強(qiáng)，突出的缺陷部位(如臺(tái)階和扭結(jié))具有特別強(qiáng)的依賴性。在此，來自德國(guó)馬克思普朗克研究所的Simeon D. Beinlich等研究者，使用第一性原理密度泛函理論計(jì)算，捕捉雙電層的電容電荷，分析了隱式水電解質(zhì)中鄰近Pt(111)表面的原型吸附物的這些依賴性。這一分析證實(shí)了有效的偶極場(chǎng)類型依賴性，解釋了為什么它們既不能基于可接近的分子偶極子，也不能僅根據(jù)吸附位點(diǎn)的原子尺度幾何形狀來估計(jì)。基于普遍的計(jì)算氫電極方法的表面催化反應(yīng)的觀察量問題機(jī)理分析，與這些電位誘導(dǎo)吸附能的變化無關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

Simeon D. Beinlich, Nicolas G. H?rmann, and Karsten Reuter.?Field Effects at Protruding Defect Sites in Electrocatalysis at Metal Electrodes??ACS Catalysis?0, 12 DOI: 10.1021/acscatal.2c00997

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c00997

標(biāo)簽：